某某流域坝系干坝建设项目可行性研究报告

坝 建设项目 可行性研究报告 程咨询有限公司 年 月 目 录 第一章 概 况 . 1 第一节 基本情况 . 1 第二节 社经情况 . 1 第三节 综合治理现状及规划情况 . 1 第四节 兴建该工程的目的和作用 . 2 第五节 建筑材料 . 2 第六节 水文及气象 . 2 第二章 水文计算 . 4 第一节 设计依据及设计标准 . 4 第二节 水文计算 . 4 第三章 工程设计 . 8 第一节 枢纽组成 . 8 第二节 土坝设计 . 8 第三节 放水建筑物设计计算 . 13 第四章 工程量计算 . 27 第五章 工程概算 . 29 第一节 概算编制说明 . 29 第二节 基础单价编制 . 30 第三节 建筑工程单价编制 . 32 第四节 独立费用取费 . 32 第五节 基本预备费 . 34 第六节 总投资 . 34 第六章 效益分析 . 34 第一节 经济效益 . 34 第二节 生态效益 . 38 第三节 社会效益 . 38 第七章 施工设计 . 39 第一节 施工条件 . 39 第二节 施 工质量要求 . 40 第三节 施工组织设计 . 44 第四节 施工进度计划 . 47 第五节 度汛方案 . 49 第八章 建设与运行管理 . 50 第一节 建设期管理 . 50 第二节 运行期管理 . 52 第三节 工程监测 . 53 附表： 1、主要技术经济指标表 2、总概算表 3、分部工程概算表 4、独立费用概算表 5、工程单价汇总表 6、工程单价计算表 7、主要材料预算价格汇总表 8、施工机械台时费汇总表 9、主要工程量、工时数和材料量汇总表 附图： 坝高 (h)库容 (v)面积 (f)曲线图 1、枢纽布置图 2、坝体断面图 3、卧管结构图 4、盖板配筋图 5、涵洞结构图 6、卧管开挖断面图 7、涵洞开挖断面图 第一章 概 况 第一节 基本情况 干坝位于 城 东 北部 的 境内 ，属 流域，坝址位置为东经 111 37 07 ，北纬 39 29 02 。属黄河 二 级支流 关河的 三 级沟道，坝控面积为 区 属黄土丘陵沟壑第 副区 ， 境内植被稀少，地形支离破碎，沟壑纵横，水土流失较为严重，年侵蚀模数为 10000t/合 址所在沟道的主沟长2000m，有大小支毛沟 5 条，沟壑密度为 道比降为 平均沟深 76m，平均沟宽 68m，沟岸坡度为右岸 1 岸 1 道底部为出露基岩，两岸坡 10m 以下为夹有卵石的土混石，上部被 黄土 覆盖 。 第二节 社经情况 控制面积 及 新关 镇的 2 个自然村，共有 84 户， 353口人， 88 个劳力，人口密度 57 人 /耕地 261均耕地 2004 年粮食总产量为 均产粮 420均纯收入 644 元。 第三节 综合治理现状及规划情况 控制面积 土 流失面积 5.7 地群众经过多年的努力，共完成水土保持综合治理面积 78中基本农田 26 保林 52 理度达 为了有效地控制水土流失，规划新增水土保持综合治理面积 320中基本农田 30土保持林 275济林 5 草 10 理度累计达到 70%。根据李海沟小流域坝系工程建设可行性研究报告，该控制面积内规划新建骨干坝 1 座 (即 )，中型淤地坝 2 座， 2 座中型淤地坝均在骨干坝控制范围内。 第四节 兴建该工程的目的和作用 该工程的兴建，对于流域内开发利用沟坝地、防止沟岸扩张，沟底下切，有效地防治水土流失都将起到巨大的作用，对减少入黄泥沙起到积极的作用，同时也为周边村庄解决人畜饮水困难和发展交通、改变生产条件奠定基础。 第五节 建筑材料 工程所需 石料、砂子、水泥、钢材、木材、柴油、汽油等 均在本县境内购买，平均运距在 内， 坝址处 筑坝土料充足，质地良好，平均运距 80m。 第六节 水文及气象 流域内没有水文 、 气象观测站点， 且流域距县城较近， 气象资料参照偏关县 气象 站 的观测资料、水文泥沙资料参照 偏关河水文站资料 。 流域 地处季风型温带大陆性气候区，其气候特点为：冬季受蒙古高压气流控制，寒冷多雪；春季温暖干燥多风沙；夏季受海洋性季风影响，炎热而雨量集中；秋季凉爽短促。年平均气温变化在 5 8 之间，全年太 阳辐射量为 135 144 千卡 /平均大于等于 10 的积温为 3290 ，全 年日照变化在 2600 3700h，年平均风速 s。该区域每年 11 月中旬封冻，次年 3 月中旬解冻。 该区域内 多年平均降水量为 大量 5711969 年），最小降雨量 2751971 年）。年内降雨降水分布情况为 1 3 月份，在大陆气团的控制之下，空气干燥，降水很少，仅占全年降雨量的 4 6 月份，受南方热带暖温空气北上影响，带降水量占全年降水量的 7 9月份，受季风影响，降水历时短且强度大，占全年降水量的 76%； 10 12月份，受北方干冷空气影响，降水减少，降水量占全年降水量的 第二章 水文计算 第一节 设计依据及设计标准 坝址地形图通过实地勘测绘制而成，水位库容面积曲线经实地勘测，在库区内打横断面而求得，工程设计参考资料： 李海沟小流域坝系工程建设可行性研究报告， 水利部 003水土保持治沟骨干工程技术规范，山西省 企业标准 晋 85淤地坝工程技术规范，忻州地区水文水利计算手册，中华人民共和国国家标准 1996水土保持综合治理技术规范 沟壑治理技术 等。 根据中华人民共和国国家标准水土保持综合治理技术规范 沟壑治理技术 996 及水利部水土保持治沟骨干工程技术规范003 确定洪水重现期按 30 年一遇设计， 300 年一遇校核，设计淤积年限为 20 年。 第二节 水文计算 一、 设计暴雨量的计算 采用公式： 24 晋 85规范 式中： 频率为 p 的 24 小时暴雨量 ( 频率为 p 的皮 型曲线模比系数； h 24最大 24 小时暴雨均值 ( 查忻州地区水文水利计算手册得： h 24 51由 s 晋 85规范表得： p ， p 时， ： 1 1 二、 设计洪峰流量的计算 采用公式： 24pf 2/3 晋 85规范 式中： 频率为 p 的洪峰流量 (m3/s) 洪峰地理参数 f产流面积 (查晋 85规范表得： f ： m3/s) 94.7(m3/s) 三、 设计洪水总量的计算 采用公式： k 晋 85规范 式中： 频率为 p 的洪水总量 (万 k小面积洪水折减系数 设计暴雨的一次洪水模数 (万 m3/由晋 85规范表中查得： k p ， m3/p ， m3/： 四、设计洪水过程线计算 1、洪水总历时计算 采用公式： t 12 晋 85规范 式中： t设计洪水总历时 (h) 设计洪水总量 (万 设计洪峰流量 (m3/s) 代入相关数据得： 设计情况： t 12 h) 校核情况： t 12 h) 2、洪水过程线计 算 采用公式： y i x t 晋 85规范 根据 晋 85规范 ，代入相关数据列表计算如下： 设计情况： 分段 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 h) 0 i (m3/s) 0 核情况： 分段 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 h) 0 i (m3/s) 0 设计情况洪水过程线0102030405060700 ( h )洪峰流量(m3/s)校核情况洪水过程线01020304050607080901000 1 2 3 4 5 6历 时 ( h )洪峰流量(m3/s)五、 年来沙量计算 用公式： (1 sf 晋 85规范 式中： 年来沙量 ( f 坝控面积 ( 坡面治理措施年平均拦蓄率，因坡面拦蓄率差，故不考虑 对洪水泥沙的折减，即： 0； s 年平均侵蚀模数： s 则： (1 0) 第三章 工程设计 第一节 枢纽组成 根据当地地形 条件及从经济观点出发的原则，该坝选用两大件为宜，即工程由土坝和放水建筑物 (涵卧管 )组成。坝址附近有适宜的土料供筑坝使用，其储量足以满足填筑坝体的需要，故坝型选为均质碾压土坝，因沟道内沟底下湿，为防止坝体侵润线，则下游坝脚设 棱体 排水。 第二节 土坝设计 一、 水位库容面积曲线的推求 通过实地勘测坝址地形及库区地形图， 量算出各层等高线的面积。 利用公式： 11 n f h n 列表计算如下： 水位库容面积 曲线计算 表 水位 (m) 水面面积 f (水层厚度 (m) 水层间体积 (万 累计库容 (万 27 32 37 42 47 52 二、 坝高的确定 采用公式： h h 拦 h 滞 h 安 式中： h总坝高 (m) h 拦 拦泥坝高 (m) h 滞 滞洪坝高 (m) h 安 安全超高 (m) 1、 拦泥坝高的确定 根据以上年来沙量的计算结果 设计淤积年限 n 20年计算得： v 拦 0 查水 位 (h)库容 (v)面积 (f) 曲线得设计淤积高程为 应的淤积高度为 h 拦 淤地面积为 f 淤 11 2、 设计洪水位的确定 根据水文计算结果可知： w 设 v 拦 查 h v 曲线，得设计洪水位为： h 设 3、 校核洪水位的确定 根据水文计算结果可知： w 校 v 拦 查 h v 曲线，得校核洪水位为： h 校 4、 坝高确定 根据上述计算结果可知： h 校 h 拦 此得： h 滞 h 校 h 拦 2.9(m)。 安全超高据晋 85规范表 41， h 安 ： h 23(m) 三、施工期汛期拦 洪坝高的确定 根据水文计算，考虑下游坝地的生产等各方面的因素，确定涵洞出口高程为 此推求放水建筑物各部位的高程为：力池盖板顶部高程为 管第一放水孔高程 死水位为： h 死 查 h v 曲线 ，得相应的死库容为 ： v 死 为了保证大坝施工期安全渡汛，需计算汛期防洪坝高。防洪坝高为汛期防洪库容 (最低放水孔以上能拦蓄 20 年一遇洪水总量 )所对应的坝高加安全超高之和，即： h 防 h 防 h 式中： h 防 防洪坝高 (m)； h 防 防洪水位 (m)； h安全超高 (m)。 由水文计算结果知防洪库容为： v 防 v 死 由此查 h v 曲线，得： h 防 936m，对应高度为： 9.0(m)。 安全超高取 h 则防洪坝高为： h 防 四、 坝体断面尺寸的确定 1、 坝顶宽度的确定 因该坝的兴建兼顾农用生产道路，所以参照晋 85规范选定 坝顶宽度 b 4m。 2、 坝坡的确定 根据水利部 规范并考虑施工条件 等因素 ，选定为：上游坝坡 1 游坝坡 1 1 2。并在坝高 12m 处上下游各设宽 马道。 由此可计算得土坝最大铺底宽度为： 105m。 3、 排水沟设计 为防止暴雨冲刷坝肩，在坝体与岸坡结合处和马道内侧设排水沟，将水流送出坝脚以外。为 了 防止坝肩两岸排 水汇流 ， 坝顶形成洞穴，危及坝体安全，必须设置坝肩排水沟，与坝坡纵向排水沟相连。排水沟为矩形断面。排水沟尺寸为 2020 深 )，边墙 、 底板厚均为 30 砌块石砌筑， 泥砂浆勾缝。 4、坝基及岸坡处理 该坝坝址处沟底为出露基岩，两岸坡 10m 以下为夹有卵石的土混石，在坝体填筑之前，必须对坝基和两岸山坡进行 处 理， 参照有关资料，其处理方法如下： 坝基处理：均质土坝与基岩连接时，在靠近上游部位设置几道浆砌石齿墙，以增大渗径使坝体与地基接合紧密。沿接合面增大的渗径约取坝底宽的 510%。由此可计算出需增大的渗径为： 105 (510%) 设置 3 道高 1m ，顶宽 浆砌石齿墙，其增大的渗径为 满足要求，其设置位置及结构形式详见附图。 岸坡处理：在坝体填筑前，需清理两岸山坡， 清理范围 应 比坝 的坡 脚 线 加宽 在清基范围内的地面表土、乱石、草皮、树木、 树根、 腐殖质等均要清除干净，不得留在坝内做回填土用 ，对洞穴、窑洞、墓穴等隐患，均应进行挖除，并分层夯实回填 。两岸山坡应挖成斜面，其坡度土质岸坡不陡于 1 能削成台阶形，更不允许有反坡 ，以保证坝肩结合良好。 5、 结合槽设计 为增加坝体稳定性，防止土坝与 岸坡结合 面上的渗透水，沿坝轴线方向，从沟底到 坝顶 开挖一道梯形断面结合槽。结合槽底宽 2m，深 2m，边坡比 1 1，用透水性差的粘土分层夯实回填 。 6、 坝体排水设计 沟内沟 为基岩，且 底 部 下湿，需设排水反滤体，排水选择 棱体 排水，具体断面结构型式、尺寸 参照晋 5规范选取， 详见 附 图。 7、 护坡设计 为防止坝坡、坝顶受洪水冲刷，在上游坝坡淤面以上及下游坝坡上进行 草皮 生物防护，在坝顶铺 10砂卵石以防冲刷。 8、 坝高及坝体特征高程 经计算， 干坝坝高及坝体特征高程见下表： 干坝坝高及坝体特征高程表 坝高 淤积 高度 防洪 坝高 淤积 面积 坝底 高程 设计 淤积高程 设计 洪水位 校核 洪水位 坝顶 高程 m m m m m m m m 23 0 11 第三节 放水建筑物设计计算 一、 放水建筑物组成 放水建筑物由卧管、涵洞两部分组成，卧管下接消力池，卧管采用矩形、涵洞采用拱形，均由 泥浆砌石砌筑 ， 泥砂浆勾缝 。 二、 卧管设计 1、 形式及布置 根据当地地形，卧管布设于 左 岸为宜，据晋 85规范，取卧管纵坡为 1 2，每级孔径高差为 管总高差为 布设 46个台阶 ，第一放水孔台阶高 程 通气孔一台高 程 顶部较校核洪水位高 2、 放水流量确定 根据水 利 部规范的要求及山西省 黄土高原地区水土保持淤地坝工程初步设计 要求，放水流量按 5 天放完一次设计洪水总量计算，放水流量为： q m3/s) 3、 放水孔径计算 每个台阶设 1 孔，按同时开启 3 个台阶的放水孔计算，设计水位以下 3个台阶的水头依次为 ： 放水孔径为： d 21 m) 4、 卧管断面尺寸的确定 根据水 利 部规范计算要求，卧管、消力池输水流量由于水位变化而导致的放水孔调节比正常运用时应加大 20%，即： q 加 m3/s) 据此在晋 85规范表 d 12 中选取卧管断面尺寸如下： 宽 高 水深 505 0、 卧管结构尺寸的确定 根据坝内设计水深和卧管断面尺寸，在晋 85规范表中相应查得卧管结构尺寸如下： 侧墙顶宽 40墙底宽 70础厚 40m，基础外伸长 15接长度 20 另外，为了增加卧管的稳定性，在卧管底部设置 4 道宽 见附图。 6、 消力池断面尺寸的确定 根据放水流量，在晋 85规范表 d 12 中选取消力池断面尺寸如下： 池宽 池长 池深 9054070、 消力池结构尺寸的确定 根据坝内设计水深和消力池净宽，在晋 85规范表中相应查得消力池结构尺寸如下： 侧墙顶宽 60墙底宽 125墙高 190础厚 50础外伸长 20接长度 30 8、 盖板配筋计算 1） 卧管盖板配筋计算 设计公式采用水工混凝土结构设计规范 中的 公式，混凝土采用 混凝土抗压强度 为 10n/筋抗拉强度 为 210n/ 假设盖板厚度为 20前计算所知，盖板上的淤泥厚度为： h 淤 m)； 水深为： h 水 h 滞 h 校 h 拦 2.9(m)。 、荷载计算 、荷载标准值计算 自重荷载 砼 bh 淤泥压力荷载 淤 bh 淤 水压力荷载 水 bh 水 式中： 砼 砼容重，取 25kn/ 淤 淤泥容重，取 20kn/ 水 水容重，取 10kn/ h板高 (即厚度 )， h b板宽，沿卧管长度方向板宽为 ： 砼 bh 25n/m)； 淤 bh 淤 20n/m)； 水 bh 水 10n/m)。 、荷载设计值计算 g g1g g2g k2 q q k 式中： 自重荷载分项系数，取 淤泥压力分项系数，取 水压力荷载分项系数，取 则： g g1g g2g n/m) q q k n/m) 、内力计算 骨干工程为五级建筑物，结构安全级别为 级，水工统标规定结构重要性系数为： 0 计状况系数 骨干工程正常运用期为持久设计状况 )。 板的计算跨度按下式取最小值： l a l 中： 板的净跨，为 a搭接长度，为 l 0. 5 l 跨中弯矩设计值： m81 0(g q)1 nm) 支座截面剪力设计值： v21 0(g q)1 n) 、配筋计算 、求 as 0 式中： 盖板有效厚度， h a， a 为保护层厚，取 0 d结构系数， d 则： 1 7 0 0108 8 、根据 算受压区相对高度 1 1 b b：因工程采用热轧 级钢，为 则断面满足设计要求。 、计算钢筋截面面积 bh0f c/050010/210 、 检验是否满足 件 fc/0/210 筋满足要求。 、查表选择钢筋 选用 610(471同时选配 付筋，可满足设计要求。另外，在放水孔处配 钢箍。 、斜截面抗剪校核 h0/b 00 4 斜截面抗剪应满足下式： v (1/d)fcb 91781n， (1/d)fcb(1/01050175 ) 所以 v (1/d)fcb抗剪符合要求。 2） 消力池盖板配筋计算 设计公式采用水工混凝土结构设计规范 中的 公式，混凝土采用 混凝土抗压强度为 10n/筋抗拉强度 为 210n/ 假设盖板厚度为 32前计算所知，盖板上的淤泥厚度为： h 淤 m)； 水深为： h 水 h 滞 h 校 h 拦 2.9(m)。 、荷载计算 、荷载标 准值计算 自重荷载 砼 bh 淤泥压力荷载 淤 bh 淤 水压力荷载 水 bh 水 式中： 砼 砼容重，取 25kn/ 淤 淤泥容重，取 20kn/ 水 水容重，取 10kn/ h板高 (即厚度 )， h b板宽，取单位宽 ： 砼 bh 258(kn/m)； 淤 bh 淤 20n/m)； 水 bh 水 1029(kn/m)。 、荷载设计值计算 g g1g g2g k2 q q k 式中： 自重荷载分项系数，取 淤泥压力分项系数，取 水压力荷载分项系数，取 则： g g1g g2g n/m) q q k 9 29(kn/m) 、内力计算 骨干工程为五级建筑物，结构安全级别为 级，水工统标规定结构重要性系数为： 0 计状况系数 骨干工程正常运用期为持久设计状况 )。 板的计算跨度按下式取最小值： l a l 中： 板的净跨，为 a搭接长度，为 l l l 跨中弯矩设计值： m81 0(g q)1 29) nm) 支座截面剪力设计值： v21 0(g q)1 29) n) 、配筋计算 、求 as 0 式中： 盖板有效厚度， h a， a 为保护层厚，取 32 d结构系数， d 则： 2 9 0 、根据 算受压区相对高度 1 1 b b：因工程采用热轧 级钢，为 则断面满足设计要求。 、计算钢筋截面面积 bh0f c/000010/210 878.2( 、检验是否满足 件 fc/0/210 筋满足要求。 、查表选择钢筋 选用 12s 905同时选配 9 的付筋，可满足设计要求。 、斜截面抗剪校核 h0/b 00 4 斜截面抗剪应满足下式： v (1/d)fcb 161336n， (1/d)fcb(1/01000295 172083(n) 所以 v (1/d)fcb抗剪符合要求。 三、 输水涵洞的设计 1、形式及布置 输水涵洞采用浆砌石拱涵， 布设于大坝底部 左端，与卧管底部消力相接，涵洞出口接明渠，通过明渠将水流顺直地送入下游沟道内。 2、涵洞断面尺寸的确定 根据加大流量 q 加 s，参照晋 85规范，拟定 涵洞 比降 i 1/100，考虑检修等因素，选定涵洞断面尺寸为： 根 据坝体横断面及涵洞高程位置计算得涵洞长度为 94m。 3、涵洞结构尺寸的确定 根据晋 85规范选定涵洞结构尺寸为： 涵洞净宽 80净高 120础宽 105础外伸长 10墙底宽 85高 80拱面宽 50础厚 60板厚 40石厚 40大允许水深90 为了保持涵洞洞身的稳定性， 使洞身与土坝回填土紧密结合， 根据涵洞长度， 设置 11 个隔水环，长度为 8 10 2 7 m， 隔水环中缝宽 2沥青麻刀止水 填缝 。 为了 防止漏水 ，在涵洞 隔水环 和拱圈部位筑厚 100 4、涵洞出口明渠段设计 根据 工程结构的相对位置，为了防止水流对下游坝体的冲刷，涵洞出口处 需 做陡坡，下接消力池 。 陡坡采用 砌石矩形断面，底宽选用 坡选用 1 3，陡坡 跌差为 陡坡段水平长为 3m，斜长为 ： l= 22 31 = 临界水深计算 采用公式： 2 式中： 临界水深 (m) 系数， 1.1 q 单宽流量 (m3/ q m3/s.m g 重力加速度 (m/代入有关数据得： 3 0.4(m) 临界坡计算 采用公式： 2式中： 临界坡 q下泄流 量 (m3/s) 相应于 流量模数 (m3/s)， k相应于 过水面积 ( k 水面宽度 (m) 谢才系数， ck 相应于 过水断面的水力半径 (m)， k/ 相应于 过水断面湿周 (m)， 2h n 糙率，取 入有关数据得： k 2 m) 0.2(m) ck k (2 1。 说明设计的坡比 1 3 为陡坡。 陡坡进口水深 计算： 涵洞出口直接接陡坡，此时，陡坡起始水深为临 界水深，即： 陡坡末端水深 计算 采用公式： 1 h1 31 设 2 2 q/ 2 m/s) b 22 m) 2/m) c1/6 1 0 8 ： 稳合，说明假设成立，即： m)。 5、陡坡结构尺寸的选定： 由以上计算结果知，陡坡进口水深 口水深 较小，从工程外部美观的角度出发，确定陡坡结构尺寸如下： 侧墙顶宽 口侧墙高 宽 口侧墙高 宽 础厚 板厚 础外伸长 为了保证工程安全，陡坡底板进出口处设齿墙，齿墙尺寸